无重复字符，最长子串，题解，leetcode, 力扣，python, c++, java
题目地址：https://leetcode.com/problems/longest-substring-without-repeating-characters/description/
题目描述
Given a string, find the length of the longest substring without repeating characters.
Example 1:
Input: "abcabcbb"
Output: 3
Explanation: The answer is "abc", which the length is 3.
Example 2:
Input: "bbbbb"
Output: 1
Explanation: The answer is "b", with the length of 1.
Example 3:
Input: "pwwkew"
Output: 3
Explanation: The answer is "wke", with the length of 3.
Note that the answer must be a substring, "pwke" is a subsequence and not a substring.
题目大意
找出字符串中最长的不含有重复字符的子串长度。
解题方法
看见题目求长度的，一般时间复杂度都不会太高。
解法一：虫取法+set
所谓虫取法，就是根据某个条件交替移动前后指针，使得在双指针之内的这部分是满足题意要求的。
具体思路比较简单易懂，使用双指针，[left, right]双闭区间来保存子串的左右区间，对应着这个区间我们维护一个set，这个set里面全部是不重复的字符。
使用while循环，如果right字符不在set中，就让它进去；如果right在，就把left对应的字符给remove出去。
所以，当我们得到一个right位置的字符时，通过移动left和修改[left,right]区间内对应的的set，来保持了一个最小的不重复字符区间。这里需要注意的是，移动left的次数不一定就是1次，因为我们要保证left和right之间没有重复字符，而新添加的right字符出现的位置不一定刚刚就是left指向的位置。
比如：
abc b b c b b 0 1 2 3 4 5 6 7
当right移动到3的时候字符时b，此时，set = {a, b, c}中，left=0，字符b在set中。
所以在while循环中反复移动left，当left移动到2的位置时，此时set = {c},字符b已经不在set中。
按照这个方式移动，set的个数最多的值即为最长子串。
一定注意：[left, right]区间和set是对应的，要同时维护。
下面的python代码是根据right指向的字符是否出现在set中而反复的进行循环，代码如下：
class Solution(object):
def lengthOfLongestSubstring(self, s):
"""
:type s: str
:rtype: int
"""
left, right = 0, 0
chars = set()
res = 0
while left < len(s) and right < len(s):
if s[right] in chars:
if s[left] in chars:
chars.remove(s[left])
left += 1
else:
chars.add(s[right])
right += 1
res = max(res, len(chars))
return res
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
下面的C++代码的思路是如果right刚移动到某个位置，而这个位置的字符在set中出现过，那么就内循环left使得right指向的元素不在set中为止。本质上和上面的代码一致。这里的代码是每次都要把right指向的元素放入到set中的。
class Solution {
public:
int lengthOfLongestSubstring(string s) {
const int N = s.size();
if (N <= 1) return N;
unordered_set<char> set;
int res = 0;
int l = 0, r = 0;
while (r < N) {
while (set.count(s[r])) {
set.erase(s[l]);
++l;
}
set.insert(s[r]);
res = max(res, int(set.size()));
++r;
}
return res;
}
};
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
方法二：一次遍历+字典
一次遍历时，使用字典保存每个字符第一次出现的位置。这个方法我一直不知道叫什么名字，就勉强叫做prefix方法吧，因为需要维护已经遍历到的前缀部分。
当right向后遍历的过程中，如果这个字符在字典中，说明这个字符在前面出现过，即这个区间已经不是题目要求的不含重复字符的区间了，因此，需要移动left。
移动left到哪里呢？有个快速的方法，那就是移动到right字符在字典中出现的位置（即s[right]在前面的位置）的下一个位置。
无论如何都会使用right更新字典，另外记录最大区间长度即为所求。
注意，left更新的时候需要保留最大（最右）的位置。举例说明：
对于abba，当right指向最后的a的时候，left指向的是字典中保留的有第一个位置的a，如果不对此进行判断的话，left会移动到第一个字符b。
left一定是向右移动的，不可能撤回到已经移动过的位置。
class Solution(object):
def lengthOfLongestSubstring(self, s):
"""
:type s: str
:rtype: int
"""
left, right = 0, 0
res = 0
chars = dict()
for right in range(len(s)):
if s[right] in chars:
left = max(left, chars[s[right]] + 1)
chars[s[right]] = right
res = max(res, right - left + 1)
return res
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
C++代码如下，注意C++的变量务必需要初始化，否则将不确定，比如这里的l和res，如果不初始化会产生莫名其妙的结果：
class Solution {
public:
int lengthOfLongestSubstring(string s) {
const int N = s.size();
unordered_map<char, int> pos;
int l = 0;
int res = 0;
for (int r = 0; r < N; ++r) {
if (pos.count(s[r])) {
l = max(l, pos[s[r]] + 1);
}
pos[s[r]] = r;
res = max(res, r - l + 1);
}
return res;
}
};
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
参考资料：https://www.youtube.com/watch?v=hw0zHamgaks
另外有个文章不错：http://www.cnblogs.com/grandyang/p/4480780.html
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